基于表現建筑空間本體魅力的管線綜合研究
——以中衛南站設計為例

劉菁華

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043)

1 研究背景

長期以來，軌道交通建筑的室內裝修與裝飾，是建筑設計、施工以及投資的重要組成部分，在工程的各個階段，其涉及范圍廣泛，消耗的時間、精力及投資巨大，從某種程度上講，并不是最為經濟、集約和高效的方式。

室內空間之所以要進行裝修與裝飾，一方面，它是構思立意的延伸，在空間本體表現力不足的時候，能夠輔助完善和詮釋出設計理念；另一方面，降低了各工種自身以及工種之間的方案規劃和統籌難度，由于有后期的裝修掩飾，大量結構構件、管線和設備設施均能夠在裝飾層的內部空間自成一派，各行其道，減少了專業間的協作配合，降低了設計難度，縮短了出圖周期。“無裝修不建筑”、“交給裝修來解決”的思想，在行業內已成為一種主流。

然而，從建筑工程的全壽命周期看，上述方式未必是最好的途徑。后期通過室內裝修與裝飾來修正工程缺陷，雖然可以使圖紙設計階段較為省時省力，但卻顯著增加了工程投資[1]，加大了裝修裝飾的工作量，延長了施工周期，為竣工后的使用維護也帶來更高投入與要求。

為了解決上述問題，在新建吳忠至中衛鐵路中衛南站進行了有益的探索與實踐。在方案設計階段，即立意于“少就是多”的空間構想，努力創造建筑形態與結構邏輯的高度統一[2]。尤其對于公共空間的室內設計，力求避免單純的裝修及裝飾元素的附著[3]，將建筑空間本體直接展現于使用者面前，實現了空間藝術之美與技術理性之美的有機融合[4]。

在塑造空間本體魅力的過程中，管線綜合設計的研究與創新，發揮了關鍵性的作用。在候車大廳中取消吊頂設置，簡化側墻的附加裝飾元素，將紛繁蕪雜的各專業管線及設備設施進行精巧的組織與掩藏，使得“拱+雙向正交密肋梁”的結構體系得以完美展現，取得了令人贊嘆的藝術效果，為同類型的工程設計提供了有益的借鑒，見圖1。

(圖片來源：中鐵十六局集團有限公司)圖1 中衛南站候車大廳實景

2 建筑構思

中衛南站位于寧夏回族自治區中衛市黃河南岸常樂鎮，是新建吳忠至中衛鐵路的重要站點。站房類型為線側下式中型鐵路旅客站房，最高聚集人數2 000人，總建筑面積1.19萬m2，建筑高度30.2 m，地上2層(局部4層)，地下(局部)1層。站房候車大廳中部為2層通高，使用面積5 184 m2，面寬108 m，進深48 m，室內凈高為14～25 m。大廳東、西兩側一層為母嬰及VIP候車室、公共衛生間等服務用房，二層為旅客服務空間。中衛南站建成后的實景見圖2。

(圖片來源：中鐵十六局集團有限公司)圖2 中衛南站俯視實景

中衛市是古代邊防重鎮，且素有“塞上江南”、“沙漠水城”的美譽[5]，大漠鋪陳出恢弘的畫卷，黃河輾轉著動人的旋律，這宜動宜靜、宜剛宜柔的獨特魅力，是中衛南站創作構思的源泉[6]。設計打破傳統車站中心對稱、橫平豎直的方正模式，采用蜿蜒柔美的波浪型曲線勾勒出站房及站臺風雨棚的天際輪廓。曲線屋面自東端地面蓄勢而起，向西逐漸提升，在站房中部主入口處翻卷呈半圓狀，蜿蜒至西側山墻處升騰形成鐘塔，再從塔頂驟然直下，在近地面處引入“長城”寓意的“V”字形轉折連續線，自西向東規律展開，于東側山墻處收官。造型實體部分采用溫暖的黃金麻花崗巖及仿石鋁單板，與通透規則的玻璃幕墻虛實呼應，相得益彰[7]。建筑形象疏朗靈動、一氣呵成，讓人仿佛看到歷經風沙洗練之后，沙漠中熠熠閃光的一汪清泉，見圖3。

(圖片來源：中南建筑設計院股份有限公司)圖3 中衛南站側透視效果圖

為了使這震撼人心的建筑造型能夠內外兼修，360°全方位展現，候車大廳室內設計取消了吊頂以及南、北向的側墻裝飾，將鋼結構拱柱、網殼屋面、長城造型直接展示于空間之中，形成室內外形態一致、手法呼應、線腳連貫的動人效果[8]，見圖4。

3 設計手法與創新

3.1 空間多維利用及管線統籌規劃3.1.1 設計難點

傳統的候車大廳裝修設計思路，是吊頂采用鋁合金條板或垂片，水平管線均設置于吊頂空間內，燈具、火災自動報警器、噴淋、風口等末端設備、設施設置于板縫處。豎向管線或通過管道井，或貼鄰柱角、墻面落下，通過墻體干掛花崗巖、鋁板，將豎向管線進行包裹掩飾[9]。

中衛南站的設計構思，是將側墻與屋面所采用的“拱+雙向正交密肋梁”結構體系，直接展現于公共空間之中，通過建筑本體的力學與理性之美，表達出渾然天成、大氣磅礴的藝術效果。因此，中衛南站候車大廳內不設置吊頂，側墻除了拔地而起、頂部擴散開來的弧形拱柱和中、下部疏朗蜿蜒的“長城”造型之外，均為通透的玻璃幕墻。

局促有限的實體空間，輾轉多姿的界面形態，為管線綜合設計帶來了巨大的挑戰[10]。集約設計、精簡數量、優化路徑、空間挖潛，本著以上四個原則，通過研究與創新，最終實現了設計初衷，取得了理想的室內效果。

3.1.2 多維度空間的利用

為了實現一氣呵成、明朗簡潔的空間特質，需要在滿足結構、采暖、空調、給排水、照明、信息、標識、消防等各專業功能需求的前提下[11]，將這些復雜繁多的技術手法在空間中掩映于無形。設計之初，對室內各個維度的可用空間進行發掘和梳理。

在水平維度，設計開發了上、中、下三個層面的管線路徑，上部利用頂棚全覆蓋的金屬屋面系統，中部利用南、北側墻的“長城”造型以及東、西兩端的客服房間側墻，下部通過在地面之下設置管溝，將水平空間內的管線進行分組、分流。

在豎向維度，利用鋼結構拱柱“頂天立地”的結構特征以及“長城”造型每隔一段即蜿蜒落地的形態特點，在拱柱中部的聯系構件和“V”形空間內設置垂直管線系統，用于解決上、中、下三層水平管線系統之間的縱向聯系問題，見圖5。

圖5 多維空間利用構思

3.1.3 管線規劃統籌創新

多維空間的布局思路確定之后，結合使用需求與技術手法的合理性，根據設備設施的末端供給路徑長短、對環境的溫濕度要求、管線自身的使用特點、室內空間的美觀性，將暖通、空調、給排水、電氣、信息等各專業管線進行了統籌規劃[12]。

頂棚沒有吊頂，管線不能暴露，能利用的空間只有雙層金屬屋面之間的狹窄通路，無法敷設大直徑管線[13]，因此頂棚空間僅設置照明電纜及燈具。

站房的南、北向外墻，除了“長城”造型和拱柱是實體之外，其余元素均為通透的玻璃幕墻，這使得能夠容納管線的空間非常有限。經過對各專業管線嚴謹的篩選及優化之后，將必須在側墻位置進行服務，或對安全性要求較高的設備及管線，如空調風口、自動噴淋、安防監控、電氣系統設置于此[14]，其余管線繼續下移。

頂棚及側墻的實體空間局促，藝術效果要求高，設計通過在候車大廳地面下設置管溝[15]，并與站房東、西兩端辦公設備輔助用房的管線系統相連接，來解決其余管線的水平供給問題和整棟建筑的系統聯絡需求。

頂棚至“長城”的縱向管線，如雨水、消防水管及電力、信息支線，與拱柱的豎向構件進行一體化設計，消防水炮設置于空間節點的頂端，使其成為室內的裝飾性元素。

“長城”造型與地面相交的部分，用于完成空間中部與下部之間的管線銜接，主要有各類水管的接駁、采暖分集水器及消火栓、配電柜的設置等[16]。

根據上述指導原則，各專業展開設計，并向建筑專業提供各個空間內的管線數量、尺寸、安裝、檢修及安全運營要求，建筑專業進行管線綜合及空間利用的深度設計，必要時協調結構專業對力學構件進行優化調整，如此往復循環，直至所有問題得到解決。

3.2 頂棚空間管線綜合設計及藝術效果展現

本工程的網殼屋面采用空間雙向正交密肋梁結構體系，波浪起伏，凹凸有致，經緯交織的鋼梁構成韻律感十足的網格單元，成為站房的標志性特征，也是各環節竭力塑造的重點界面。設計依據屋面的弧度和鋼梁的走勢來組織管線路徑，并將燈具設置于網格交點處，明亮的點點燈光使網殼屋面更為靈動。為了盡量減少對鋼梁的影響，設計將電線置于φ25 mm的線管中，并將線管敷設于金屬屋面內的雙層金屬板之間，在頂棚需要設置燈具的位置，將線纜接出，改為軟管貼附于鋼梁表面并接至燈具。這樣做的優點，一是避免了管線對主體鋼結構的依附與破壞，安全性更高；二是降低了管線的敷設和固定難度，在金屬屋面底板承載之下，管線得到了便捷且穩妥的支撐。三是線管外露部分很少，不僅實現了簡潔美觀的空間效果，而且減少了管線表面氟碳裝飾噴涂的工程量，有效降低了工程造價，見圖6。

圖6 頂棚空間管線設計

3.3 側墻空間管線綜合設計及藝術效果展現

由于頂棚空間能夠實現的管線功能供給較為單一，側墻空間的深度開發尤為必要。空調方案是側墻空間需要解決的重要問題。根據本工程特點，空調形式設計為噴口式側出風，候車大廳東西兩側，將空調器及其相關管線設置于客服側墻、二層樓板的梁下空間內，中部送風不足的地方，在南北兩端“長城”處設置送風口進行補強[17]。

“長城”造型是管線水平通路系統中最為復雜、技術難度最大的空間，一方面因為其形態蜿蜒，結構受力構件多，空間形式復雜；另一方面作為建筑造型的重要元素，它的造型、比例及尺度受到嚴格控制，因而內部可以利用的凈空間非常有限，需要對設置于其中諸多管線的合理布局及全壽命周期內的服務需求給予充分考量，找到空間藝術性、結構安全性以及管線合理性之間的最佳平衡點。

在“長城”內部空間的管線綜合設計中，中部54 m大跨為困難區域，對設計方案的可行性起決定性作用。經過綜合分析比較，設計采用了以外墻處框架梁為支點，室內外挑梁的結構形式，將54 m跨沿東西方向分為4部分，根據室內、外管線所需的不同縱向空間，在挑梁的不同高程設置挑板，將空間沿垂直方向分為兩組單元。室內一側，在挑板上部的每個挑梁單元內放置空調器及靜壓箱，下部外側吊裝其供水、回水和冷凝水管，并提前預留好管線的縱坡空間。內側放置信息橋架及自噴水管。室外一側，在挑板之上擱置一路電力橋架，下部懸掛一路電力橋架，見圖7。

圖7 “長城”造型內部空間管線綜合設計(單位：mm)

“長城”造型的落地區域，是側墻與地面空間管線接駁的重要節點，地下管溝內的消防水管、采暖水管與空調水管的接駁[18]，采暖的分集水器、各類檢修口均設置于此。設計將垂直于候車大廳的東、西側V形墻上設置檢修暗門，面向候車大廳的垂直側墻上設置消火栓及滅火器。

3.4 地下空間管線綜合設計

完成室內空間上部、中部的管線設計之后，其余的諸多水管干線設置于地下空間解決[19]。在候車大廳地面下設計一條回字形半通行管溝，并與站房東西兩側辦公輔助用房及出站通道相連，形成覆蓋完備的地下管路系統。主管溝設計為寬1.8 m、高1.4 m，支管溝長和寬均為1.4 m，將消防炮給水管、消火栓給水管、自噴給水管、采暖供回水管以及無風管遠程送風空調器系統的給水干管分設為左側1列，右側2列，設置于管溝側壁[20]。在候車大廳南、北兩側各4個“長城”造型落地空間內，設置地暖分集水器及各類消防立管與水平管道的接駁節點。

至此，管線綜合問題得到了圓滿的解決。由于設計階段研究到位、考慮完善，使得施工過程進展順利，所有想法均得到了實踐的驗證和認可。

4 結語

中衛南站構思別致，造型優美，展現了建筑形態與結構邏輯的高度統一。室內設計摒棄了多余的裝修、裝飾元素，通過獨具匠心的管線綜合設計，將紛繁復雜的管線技術問題與建筑空間本體有機融合，取得了較好的藝術效果。

本工程在管線綜合設計方面的探索及實踐，能夠為旅客站房及大空間建筑的室內設計提供有益的借鑒。首先，應注重對建筑空間本體藝術性的塑造，對結構、構造的力學和美學特性，應有發掘與提升意識；其次，應充分開發空間各維度實體界面的潛力，并對各相關專業的設計原理、管線特點深入研究和掌握，在了解的基礎上，對方案進行優化；最后，空間塑造與管線綜合是一個互為制約、彼此促進的螺旋上升式的設計過程，要有創新與鉆研的精神，方能收獲成功。